风力发电变桨距传动及控制系统的虚拟设计

论文题目: 风力发电变桨距传动及控制系统的虚拟设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械设计及理论

作者: 黄朝阳

导师: 郗向儒

关键词: 变桨距,虚拟设计,微机控制

文献来源: 西安理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文针对风力发电变桨距传动及控制系统进行了研究。变桨距是通过改变风力机叶片桨距角来改变风力机的转速,从而调整发电机输出功率。相对于定桨距风力发电机来说,具有较高的风能利用系数、稳定的输出功率、安全可靠等优点。本文利用空气动力学和叶片叶素理论阐述了桨距角调节原理,对传动装置进行了详细的空间机构分析和结构设计,应用MATLAB建立了机构的数学模型,并进行动态仿真,直观的显示了运动分析的结果。采用虚拟样机和计算机仿真技术,快速准确地对变桨距机构进行优化设计。使用PRO/E软件完成机构零部件的三维建模,并结合ADAMS软件对机构进行运动仿真和运动学分析,可视化处理,从而验证、修改和完成整个机构设计过程。根据变桨距闭环自动控制的特点,对变桨距系统微机控制部分进行了研究。提出了总体控制系统方案、进行了控制软硬件的设计,选择了控制算法,建立了系统的PID数字控制数学模型并仿真。实现了通过控制系统调整桨距角,从而调节发电机转速和输出功率的目标。

论文目录:

1 绪论

1.1 选题的背景和意义

1.2 风力机结构设计的发展方向

1.3 风力机的主要控制技术

1.4 本课题的主要工作

2 风力发电与变桨距控制原理

2.1 风力机的组成原理

2.2 变桨距风力机空气动力学基础

2.2.1 叶片翼型的几何形状与空气动力学特性

2.2.2 叶素特性

2.2.3 桨距角调节原理

2.3 变桨距风力发电机特点与运行状况

2.3.1 变桨距风力发电机组的特点

2.3.2 变桨距风力发电机组的运行状态

3 变桨距传动机构的设计与分析

3.1 变桨距传动机构的设计

3.2 变桨距传动机构的空间分析

3.2.1 机构的自由度计算

3.2.2 刚体的空间位移矩阵

3.2.3 变桨距连杆机构的运动分析

3.3 机构系统建模

4 虚拟设计中的造型与运动仿真

4.1 虚拟设计和虚拟样机技术

4.2 变桨距机构的三维造型与装配

4.2.1 零部件的建模

4.2.2 组件装配

4.3 机构的运动仿真

4.3.1 ADAMS与Pro/E接口模块

4.3.2 定义驱动与数据传送

4.3.3 定义测量和运动仿真输出

5 微机控制系统的设计

5.1 风力发电机控制过程及参数的检测

5.1.1 风力发电机控制过程

5.1.2 系统控制参数的检测

5.1.3 执行机构

5.2 微型计算机控制系统的基本组成

5.4 变桨距系统的硬件电路及控制程序

5.4.1 处理器及系统扩展

5.4.2 输入通道的接口

5.4.3 输出通道控制电路

5.4.4 其他控制电路

5.4.5 控制系统主程序设计

6 风力发电控制系统模型与仿真

6.1 变桨距系统控制方案

6.2 变桨距风力发电机模型

6.3 PID控制器及系统模型仿真

6.3.1 风力发电机的PID控制

6.3.2 控制系统的仿真

7 结论

致谢

参考文献

附录

发布时间: 2005-05-10

参考文献

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[2].大型风电机组变桨距控制系统研究与设计[D]. 袁旭宏.电子科技大学2013
[3].风力机变桨距实验平台设计及控制策略研究[D]. 袁伟.东北大学2008
[4].永磁无刷直流电机控制及其在变桨距系统中的应用研究[D]. 周志超.西南交通大学2011
[5].风力发电机变桨距系统测试台的研究与实现[D]. 孙棒.新疆农业大学2010
[6].3MW风机变桨距驱动系统设计[D]. 安占国.沈阳工业大学2011
[7].兆瓦级风电机组独立变桨距机构动态特性分析[D]. 甄海华.湖南科技大学2010
[8].兆瓦级风力发电机组电动变桨距系统研究[D]. 任丽蓉.重庆大学2009
[9].风力发电的变桨距系统先进控制策略的研究[D]. 赵亚亮.华北电力大学2012
[10].大型风力发电机组的独立变桨距控制技术研究[D]. 马佳.沈阳工业大学2012

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